DE112010005320T5 - Leuchtstoffanordnung mit Leuchtstoffelement und optischem System - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtstoffanordnung mit einem Leuchtstoffelement (1) zum Umwandeln von Pumplicht in umgewandeltes Licht und ein optisches System (2) zum Übertragen von umgewandeltem Licht und/oder Pumplicht. Dabei wird ein flchen dem Leuchtstoffelement (1) und dem optischen System (2) vorgesehen, wobei ein Überschuss an Immersionsmaterial (23) einen kontinuierlichen Austausch des Materials in dem Spalt (6) ermöglicht und somit eine Kühlung bereitstellt.

Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtstoffanordnung, umfassend ein Leuchtstoffelement zum Umwandeln von Pumplicht in umgewandeltes Licht und ein optisches System zum Übertragen mindestens eines Teils des umgewandelten Lichts und/oder des Pumplichts.
  • Allgemeiner Stand der Technik
  • Bei Anwendungen, die von Projektionssystemen zu faseroptisch gekoppelter Beleuchtung bei der Endoskopie variieren, gibt es einen zunehmenden Bedarf an Beleuchtungsquellen mit großer Helligkeit. Dabei sind helle Entladungslampen der Stand der Technik, der heute durchweg eingesetzt wird. Die neuesten Entwicklungen sind das Kombinieren von Lichtquellen mit einer hohen Leistungsdichte, zum Beispiel einer Laserquelle (beispielsweise einer Laserdiode), mit von der anregenden Lichtquelle entferntes Licht (was hier auch unsichtbare Ultraviolett- und Infrarotstrahlung umfasst) umwandelnden Leuchtstoffelementen. Auf diese Weise kann in der Regel Ultraviolett- oder blaues Pumplicht von dem Leuchtstoff in Licht mit einer längeren Wellenlänge umgewandelt werden (Abwärtsumwandlung).
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Leuchtstoffanordnung zum Umwandeln von Pumplicht.
  • Kurze Darstellung der Erfindung
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Leuchtstoffanordnung mit einem Leuchtstoffelement und einem optischen System zum Übertragen von Pumplicht und/oder umgewandeltem Licht, wobei ein flüssiges Immersionsmaterial zwischen dem Leuchtstoffelement und dem optischen System vorgesehen werden kann. Dabei ist das Gesamtvolumen des flüssigen Immersionsmaterials ausgelegt für einen Überschuss während der Leuchtstoffanordnungsoperation, so dass zu einem Zeitpunkt nicht mehr als 50%, bevorzugt nicht mehr als 45%, 40%, 35%, 30%, 25%, 20%, 15%, 10%, 5%, 0,5%, 0,05% dieses Gesamtvolumens von dem Licht durchdrungen werden, das von dem optischen System zu dem Leuchtstoffelement übertragen wird (Pumplicht) und/oder weg von dem Leuchtstoffelement (umgewandeltes Licht). Somit betreffen diese Prozentsätze jenen Teil des Volumens zwischen dem Leuchtstoffelement und dem optischen System, was von Pumplicht, das durch das optische System geleitet worden ist, und/oder von umgewandeltem Licht, das von dem optischen System geleitet wird, durchdrungen wird, und in dem Kontext dieser Anmeldung als ”Spalt” bezeichnet wird. Falls die durch das umgewandelte Licht und das Pumplicht definierten Volumina differieren, wird auf das größere Bezug genommen.
  • Durch Bereitstellen eines flüssigen Immersionsmaterials zwischen dem optischen System und dem Leuchtstoffelement kann ein Luftspalt in dem optischen Pfad vermieden werden. Somit können anfänglich Fresnel-Verluste, die zwischen Medien mit unterschiedlichen Brechungsindizes auftreten, reduziert werden. Weiterhin wird Licht bei einem Übergang aus einem Medium mit einem höheren Brechungsindex zu Luft von der optischen Achse weg gebrochen, was zusätzliche Verluste verursacht. Durch Bereitstellen eines Immersionsmaterials können diese Brechungsverluste reduziert oder sogar auf null gesenkt werden, falls beispielsweise der Brechungsindex des Immersionsmaterials zwischen jenen des Leuchtstoffelements np und des optischen Systems nos gewählt wird. Für optimale Ergebnisse kann der Brechungsindex des Immersionsmaterials beispielsweise gleich der Quadratwurzel aus dem Produkt der Indizes np und nos gewählt werden. Infolgedessen kann die Lichtsammeleffizienz der Leuchtstoffanordnung verbessert werden.
  • Gemäß der Erfindung wird ein Überschuss an Immersionsmaterial bereitgestellt, nämlich mehr Immersionsmaterial als benötigt wird, um den Spalt zwischen dem optischen System und dem Leuchtstoffelement zu füllen. Auf diese Weise ist ein kontinuierlicher Austausch von Immersionsmaterial bei Gebrauch (Umwandeln von Licht) möglich, am einfachsten durch Konvektion. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, dass der Austausch von Immersionsmaterial Wärme ableitet, die innerhalb des Leuchtstoffelements aufgrund der Stokes-Verschiebung und einer möglichen parasitären Absorption des Leuchtstoffs, wie beispielsweise durch Gitterdefekte oder durch kristallografische Nebenphasen verursacht werden kann, entstehen kann. Somit besitzt das überschüssige Immersionsmaterial einen kühlenden Effekt, die Diffusion und somit die Kühlung können beispielsweise mit einem zunehmenden Temperaturgradienten zunehmen, was sich selbst regelt. Neben dem Konvektionsmechanismus kann das überschüssige Immersionsmaterial allgemein auch als eine Wärmekapazität oder als ein Kühlkörper wirken.
  • Weiterhin beobachteten die Erfinder der vorliegenden Erfindung eine Alterung des flüssigen Immersionsmaterials bei erhöhten Temperaturen und für hohe Strahlungsintensitäten. Deshalb kann der Überschuss an Immersionsmaterial eine mittlere Beschädigung davon vorteilhafterweise reduzieren und somit die Lebensdauer der ganzen Anordnung verlängern.
  • In diesem Kontext betrifft die Erfindung auch ein Verfahren zum Umwandeln von Licht, wobei ein flüssiges Immersionsmaterial zwischen einem Leuchtstoffelement und einem optischen System bereitgestellt wird und während der Pumplichtumwandlung ständig ausgetauscht wird.
  • Allgemein kann das optische System eine doppelte Funktion besitzen und für das Sammeln und Leiten von umgewandeltem Licht und/oder für das Leiten von Pumplicht vorgesehen werden. Dabei kann das optische System ein nicht-abbildendes optisches Element sein oder umfassen, beispielsweise ein Lichtrohr mit einer reflektierenden Beschichtung auf seiner inneren Oberfläche oder ein dielektrischer Lichtleiter, der das Licht durch Totalreflexion in einem Kern mit einem höheren Brechungsindex als einer Ummantelung oder einem umgebenen Medium wie etwa beispielsweise Luft leitet. Gleichermaßen kann das optische System ein abbildendes optisches Element sein oder umfassen, beispielsweise eine Linse oder ein Linsensystem.
  • Das Leuchtstoffelement absorbiert mindestens einen Teil des Pumplichts und emittiert umgewandeltes Licht mit einer längeren Wellenlänge, wobei eine spontane Emission dominiert. Leuchtstofftypen, die die vorliegende Erfindung veranschaulichen, wenngleich nicht beschränken, sind Leuchtstoffe vom Granattyp der Form AxByCzAl5O12 (A, B, C aus Y, Al, Lu, Ga usw.), beispielsweise Ce-dotierter YAG (Yttrium-Aluminium-Granat), Orthosilicate, die Sr, Ba, Ca usw. enthalten können, beispielsweise Eu-dotiertes Strontiumorthosilicat, Silizium-Aluminium-Oxynitride oder reine Nitridleuchtstoffe.
  • Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der folgenden Beschreibung, wobei sich die Einzelheiten auf alle Aspekte der Erfindung beziehen und als individuell offenbart angesehen werden; die Erfindung ist nicht auf die Apparatekategorie beschränkt, sondern auch bezüglich eines Verfahrens oder einer Verwendung offenbart.
  • Bei einer ersten Ausführungsform codefiniert mindestens ein Teil des optischen Systems abdichtend ein Volumen, wobei das Volumen das flüssige Immersionsmaterial enthält. Das ”Codefinieren” bedeutet, dass das Leuchtstoffelement eine äußere Oberfläche des Volumens zusammen mit weiteren angrenzenden Mitteln definiert, wie beispielsweise einem Wandabschnitt. Somit kann das Immersionsmaterial in direkten Kontakt zu dem optischen System gebracht werden, so dass bevorzugt keine Zwischenschicht oder ein Klebstoff, die oder der eine zusätzliche Indexanpassung erfordern, benötigt wird.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Volumen, das das flüssige Immersionsmaterial enthält, bereitgestellt, wobei das Volumen entweder das Leuchtstoffelement enthält oder abdichtend durch mindestens einen Teil des Leuchtstoffelements codefiniert wird. Im ersteren Fall wird das Leuchtstoffelement innerhalb des Volumens bereitgestellt und definiert eine innere Oberfläche davon, wohingegen es in dem letzteren Fall eine äußere Oberfläche definiert. Auf diese Weise kann beispielsweise ein direkter Kontakt zwischen dem Immersionsmaterial und dem Leuchtstoffelement sichergestellt werden, was zu einem guten Wärmetransport führt.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind mindestens 5%, weiter bevorzugt mindestens 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% des Volumens mit flüssigem Immersionsmaterial gefüllt. Natürlich kann das Volumen auch vollständig mit flüssigem Immersionsmaterial gefüllt sein, nämlich zu 100%. Das flüssige Immersionsmaterial kann zum Beispiel ein Immersionsöl sein, beispielsweise Immersol® 518 F oder Immersionsglycerin, im Handel erhältlich von der Firma Carl Zeiss.
  • Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Anordnung ein Reservoir und einen Kanal, wobei das flüssige Immersionsmaterial von dem Reservoir durch den Kanal dem Leuchtstoffelement zugeführt werden kann. Das aktive Zuführen des Immersionsmaterials kann entweder den Austausch unterstützen, falls das Leuchtstoffelement sowieso von Flüssigkeit bedeckt ist, oder ein Leuchtstoffelement benetzen, das nicht konstant in Immersionsmaterial eingetaucht ist, weshalb es nicht konstant bedeckt ist.
  • Der Kanal kann innerhalb des optischen Systems selbst vorgesehen werden, beispielsweise als ein Durchgangsloch, das zu dem Spalt führt, oder alternativ bei ihm.
  • Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung ausgelegt zum Transportieren von flüssigem Immersionsmaterial zu dem Leuchtstoffelement und zum Sammeln von von dem Leuchtstoffelement ablaufendem flüssigem Immersionsmaterial zur Rückführung zu dem Leuchtstoffelement. Bevorzugt ist das Leuchtstoffelement in einem abgedichteten Volumen vorgesehen oder codefiniert dieses, in dem das flüssige Immersionsmaterial nach dem Fließen entlang des Leuchtstoffelements durch Gravitation gesammelt wird.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform können das optische System und das Leuchtstoffelement relativ zueinander bewegt werden. Gleichermaßen kann ein Brennpunkt des Pumplichts auf dem Leuchtstoffelement verschoben werden, was die mittlere Zeit der Pumplichtinteraktion reduziert. Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben eine vergrößerte Lebensdauer für Leuchtstoffelemente in einem beweglichen Aufbau beobachtet, insbesondere für rote Leuchtstofftypen, die eine große Wellenlängendifferenz zwischen Anregung und Emission aufweisen und somit unter einer intensiven Erhitzung leiden.
  • Vorteilhafterweise gestattet das im Überschuss vorgesehene Immersionsmaterial eine kontinuierliche Benetzung, wenngleich das Leuchtstoffelement und das optische System gegeneinander bewegt werden; andererseits unterstützt diese Bewegung den kontinuierlichen Austausch des Immersionsmaterials in dem Spalt.
  • Weiter bevorzugt ist das Leuchtstoffelement drehbar montiert und kann auf einem Kreis um eine Rotationsachse bewegt werden. Dabei kann das Leuchtstoffelement beispielsweise in einem radähnlichen Aufbau vorgesehen werden, nämlich auf einem scheiben- oder einem ringförmigen Substrat oder als ein monolithisches Leuchtstoffrad. Ein Motor zum Antreiben der Rotation kann beispielsweise außerhalb des das flüssige Immersionsmaterial enthaltenden Volumens vorgesehen sein, wobei entweder eine Welle gegenüber dem Volumen abgedichtet sein kann oder eine Magnetkupplung angewendet wird.
  • Bevorzugt wird der Motor innerhalb des abgedichteten Volumens vorgesehen. Gleichermaßen braucht weder eine sich drehende Welle abgedichtet zu werden noch braucht eine Magnetkupplung angewendet zu werden, was den Aufbau vereinfacht. Vorteilhafterweise kann ein für die Indexanpassung vorgesehenes Immersionsöl zusätzlich als ein Schmiermittel wirken.
  • Wenn der in dem abgedichteten Volumen vorgesehene Motor bevorzugt ein bürstenloser Motor ist, kann ein Abrieb von Kohlenelektroden, was zu einer Kontamination des Immersionsmaterials führen kann, vermieden werden.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform ist eine Passage für flüssiges Immersionsmaterial an dem drehbaren Leuchtstoffelement radial innerhalb des kreisförmigen Pfads vorgesehen, um einen Strom von Immersionsmaterial entlang der Drehachse zu gestatten. Somit wird das Leuchtstoffelement beispielsweise nicht auf einer Scheibe ohne Durchgangslöcher bereitgestellt; stattdessen kann das Leuchtstoffelement beispielsweise durch Speichen zu der Drehachse beabstandet sein, wobei Passagen zwischen den Speichen vorgesehen sind. Gleichermaßen können Reibungskräfte zwischen dem Rad und der Immersionsflüssigkeit sowie Turbulenzen, die die optische Übertragung beeinflussen können, reduziert werden.
  • Weiter bevorzugt sind Leitmittel an diesen Passagen vorgesehen, um den Strom von Immersionsmaterial zu leiten. Somit kann der Strom an eine spezifische Anwendung angepasst werden, wobei das Erhöhen des Durchflusses um das Leuchtstoffelement herum die Kühlung verbessert, wohingegen das Reduzieren des Durchflusses Turbulenzen vermeiden kann und somit die optische Ausgabe stabilisiert.
  • Die Erfindung betrifft auch eine Lichtquelleneinheit, die eine Leuchtstoffanordnung gemäß der Erfindung umfasst, und eine Pumplichtquelle für eine Emission von Pumplicht, beispielsweise einen LASER oder eine LED-Einrichtung.
  • Weiterhin betrifft die Erfindung auch eine Verwendung einer jeweiligen Lichtquelle oder einer Leuchtstoffanordnung gemäß der Erfindung für eine faseroptische Beleuchtung oder eine Anwendung in einem Datenprojektionssystem.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Leuchtstoffanordnung nach dem Stand der Technik mit einem Leuchtstoffelement und einem nicht-abbildenden optischen System.
  • 2 zeigt eine Leuchtstoffanordnung mit einem Volumen, das ein flüssiges Immersionsmaterial abdichtend enthält.
  • 3 zeigt ein nicht-abbildendes optisches System, das in eine Seitenwand eines Behälters für flüssiges Immersionsmaterial integriert ist.
  • 4 zeigt einen Aufbau wie den von 3 mit einem abbildenden optischen System.
  • 5 zeigt einen Aufbau gemäß 2 in Kombination mit einem drehbar montierten Leuchtstoffrad.
  • 6 zeigt eine Draufsicht auf ein Leuchtstoffrad im Einsatz.
  • 7 zeigt ein Leuchtstoffrad mit Speichen in Draufsicht.
  • 8 zeigt ein Leuchtstoffrad in Kombination mit einem Rohr zum Zuführen von flüssigem Immersionsmaterial zu dem Spalt zwischen dem Leuchtstoffelement und dem optischen System.
  • 9 zeigt ein nicht-abbildendes optisches Element mit einer integrierten Kanalstruktur.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
  • 1 zeigt eine Leuchtstoffanordnung nach dem Stand der Technik mit einem Leuchtstoffelement 1 und einem optischen System 2, das aus optischem Glas hergestellt ist, bevorzugt Quarzglas oder BK7 mit einem Brechungsindex von 1,46 und 1,52 in dem sichtbaren Spektralbereich. Somit wird das in das optische System 2 an einer der Flächen 3, 4 eintretende Licht durch Totalreflexion an seinen Seitenwänden 5 zu der jeweiligen gegenüberliegenden Fläche 4, 3 geleitet.
  • Dabei können nur die innerhalb des Akzeptanzwinkels des optischen Systems 2 liegenden umgewandelten Lichtstrahlen gesammelt werden; die Fläche 3 verfehlende Strahlen gehen verloren. Deshalb sind die Seitenwände 5 nicht linear ausgebildet, sondern als Bezier-Kurven (Querschnittsseitenansicht), wodurch der Akzeptanzwinkel der Fläche 3 vergrößert wird. Allgemein steigen die Akzeptanzverluste mit dem Spalt 6 zwischen dem Leuchtstoffelement 1 und dem optischen System 2.
  • Das Leuchtstoffelement 1 ist auf einem Kühlkörper 7 vorgesehen und wird im Reflexionsmodus betrieben; das nicht-abbildende optische System 2 leitet Pumplicht zu dem Leuchtstoffelement 1 und sammelt auch das umgewandelte Licht von dort, um es in einer entgegengesetzten Richtung zur weiteren Verwendung zu leiten.
  • 2a zeigt eine Leuchtstoffanordnung mit einem Leuchtstoffelement 1, einem nicht-abbildenden optischen System 2 und einem Kühlkörper 7; dabei codefiniert das optische System 2 ein Volumen zusammen mit Wandabschnitten 21 eines Behälters 22, der mit Immersionsöl 23 gefüllt und mit einem Deckel 24 abgedichtet ist.
  • Dazu ist das nicht-abbildende optische System 2 in einer Ausnehmung in der rechten Seitenwand 21 eingepasst, so dass die Fläche 4 des optischen Systems 2 mit der äußeren Oberfläche des Wandabschnitts 21 bündig ist. Alternativ könnte die Austrittsfläche 4 an der inneren Oberfläche eines durchscheinenden Wandabschnitts 21 angebracht sein (und das optische System würde immer noch eine äußere Oberfläche des Volumens für die Flüssigkeit definieren und sie somit ”codefinieren”), beispielsweise durch einen indexangepassten Kleber.
  • Das Immersionsöl besitzt einen Brechungsindex von 1,63, was das Optimum für ein aus Quarzglas (Nos = 1,46) und ein Leuchtstoffelement 1 vom Granattyp mit einem Brechungsindex von np = 1,83 hergestelltes nicht-abbildendes optisches System 2 ist; somit werden Fresnel- und Brechungsverluste reduziert. Für Nitridleuchtstoffe mit einem Brechungsindex von etwa 2,1 würde ein optimaler Brechungsindex des Immersionsöls beispielsweise etwa 1,75 betragen (wobei in dem ganzen Absatz auf den sichtbaren Spektralbereich Bezug genommen wird).
  • Während des Betriebs wird nur das Immersionsöl in dem Spalt 6 von Licht durchdrungen, das von dem optischen System 2 übertragen worden ist (Pumplicht, siehe 2b) oder übertragen werden wird (umgewandeltes Licht, siehe 2c). Da das Leuchtstoffelement 1 eine Lambert-Quelle ist, die in eine Halbkugel emittiert, kann das umgewandelte Licht üblicherweise nicht ganz gesammelt werden. Dennoch wird der Spalt 6 in der Regel im Gebiet des flüssigen Immersionsmaterials 23 liegen, das die höchste Lichtleistungsdichte aufweist, so dass beispielsweise mehr als 90% der Gesamtlichtleistung in dem Spalt 6 beobachtet werden. Ein Überschuss an Immersionsmaterial 23 ist vorgesehen, um einen von der Konvektion angetriebenen kontinuierlichen Austausch des Immersionsöls in dem Spalt und somit eine konvektive Kühlung zu ermöglichen.
  • 2b zeigt eine Ausbreitung von Pumplicht 27 durch das optische System 2 und den Spalt 6 zu dem Leuchtstoffelement 1, wobei die Strahlen 27, die den Lichtstrahl definieren, gezeichnet sind.
  • 2c zeigt umgewandeltes Licht, das von dem Leuchtstoffelement 1 emittiert und von dem optischen System 2 gesammelt wird. Dabei können nur die umgewandelten Lichtstrahlen 28, die innerhalb des Akzeptanzwinkels des optischen Systems 2 liegen, gesammelt werden. Die die Fläche 3 verfehlenden Strahlen 29 gehen verloren. Der durch die gesammelten umgewandelten Lichtstrahlen 28 definierte Spalt 6 kann beispielsweise ein Volumen von etwa 0,002 mm3 bis 7 mm3 aufweisen, wobei ein Abstand zwischen dem Leuchtstoffelement 1 und dem optischen System 2 von etwa 50 μm bis etwa 0,5 mm und ein Durchmesser des emittierenden Gebiets von etwa 0,25 mm bis 4 mm angenommen wird. Der Behälter 22 besitzt ein Volumen von etwa 4500 mm3 bis 15000 mm3, so dass das Verhältnis des Gesamtimmersionsölvolumens zu dem Volumen des Spalts 6 je nach dem spezifischen Aufbau und der prozentualen Füllung des Behälters 22 (in diesem Fall wird 100 angenommen) zwischen 600:1 und 7.500.000:1 liegen kann.
  • 3 zeigt einen Aufbau mit einem Behälter 22 für flüssiges Immersionsöl 23, wobei die Ausnehmung in dem rechten Wandabschnitt 21 ausgelegt ist zum Aufnehmen des leuchtstoffseitigen Endes des optischen Systems 2, so dass seine Fläche 3 mit der inneren Oberfläche des Wandabschnitts 21 bündig ist. Auch wird das Volumen zum Aufnehmen des Immersionsöls auf diese Weise reduziert, ungefähr auf 2000 mm3, doch gibt es immer noch einen signifikanten Überschuss an Öl. In diesem Fall kann das Verhältnis des Gesamtimmersionsölvolumens zu dem Volumen des Spalts zwischen 285:1 und 1.000.000:1 liegen.
  • 4 zeigt einen Aufbau ähnlich zu dem vom 3, wobei das optische System 2 ein abbildendes Linsensystem ist, das eine primäre Linse 41 und eine sekundäre Linse 42 umfasst, die das Pumplicht fokussieren und das umgewandelte Licht kollimieren. Die primäre Linse 41 ist in einer Ausnehmung des Wandabschnitts 21 vorgesehen und ist mit der inneren Oberfläche davon bündig. Alternativ könnte die Linse 41 auch an einer inneren oder äußeren Oberfläche eines durchscheinenden Wandabschnitts 21 angebracht werden, beispielsweise durch einen indexangepassten Kleber.
  • 5 zeigt einen Behälter 22, wie bei 2 erläutert, wobei das Leuchtstoffelement nicht auf einem statischen Kühlkörper 7 vorgesehen ist, sondern auf einem Rad 51, das drehbar montiert ist. Ein bürstenloser Motor 52 ist innerhalb des Immersionsöls 23 vorgesehen, wodurch nur die stationären Kabel 53 (bezüglich einer Nichtbewegung) gegenüber dem Deckel 24 abgedichtet sein müssen. Die sich drehende Welle 53 befindet sich innerhalb des Immersionsöls 23, das ebenfalls als ein Schmiermittel wirkt.
  • Das Leuchtstoffelement besitzt eine ringartige Gestalt, wobei nur die Sektion, die sich in einem Brennpunkt des optischen Systems 2 befindet, Licht umwandelt; die jeweils umwandelnde Sektion wird durch Drehen des Rads 51 verändert.
  • 6 zeigt eine Draufsicht auf ein jeweiliges ringförmiges Leuchtstoffelement 1, das auf einer aus Aluminium hergestellten Scheibe 62 vorgesehen ist. Der Brennpunkt 61 des Pumpstrahls ist in dem unteren Teil und somit in dem Immersionsöl 23 angeordnet. Dieser Aufbau veranschaulicht, dass der Behälter 22 nicht notwendigerweise vollständig mit Immersionsöl gefüllt ist; da das optische System 2 und somit der Brennpunkt 61 in dem unteren Teil angeordnet sind, wird dennoch eine Benetzung des Spalts 6 sichergestellt.
  • 7 zeigt ein alternatives Leuchtstoffrad, wobei das ringförmige Leuchtstoffelement 1 durch Speichen 72 von der Drehachse 71 beabstandet ist. Auf diese Weise werden Reibungskräfte zwischen dem Immersionsöl und dem Rad reduziert.
  • Die Speichenstruktur kann beispielsweise aus einer Aluminiumscheibe ausgestanzt werden. Dabei können Lamellen 73 an den Speichen verbleiben und in eine Form zum Verstellen des Stroms von Immersionsöl 23 bezüglich des Leuchtstoffelements 1 gebracht werden.
  • 8 zeigt einen Aufbau mit einem Leuchtstoffrad 51 und einem ringförmigen Leuchtstoffelement 1 darauf. Dabei kann das Immersionsöl von einem Reservoir durch ein Rohr 81 zugeführt werden und durch eine Düse an den Spalt 6 ausgegeben werden. Die Zufuhr von Immersionsmaterial wird durch eine elektrische Pumpe angetrieben, deren Betrieb gleichzeitig mit der Drehung des Leuchstoffrads 51 eingeschaltet werden kann. Neben dem Verbessern der optischen Eigenschaften kann das Immersionsöl 23 auch als ein Schmiermittel wirken. Der Aufbau kann beispielsweise in einem Behälter 22 vorgesehen werden, wie für 2 erläutert.
  • 9 zeigt einen ähnlichen Aufbau, wobei der Kanal 91 zum Zuführen von Immersionsöl 23 zu dem Leuchtstoffelement 1 als ein Durchgangsloch in dem nicht-abbildenden optischen System 2 vorgesehen ist. Das Immersionsöl 23 wird dem Spalt 6 zugeleitet, fließt entlang dem Leuchtstoffelement 1 und wird am Boden des Behälters 22 nach dem Ablaufen von dem Leuchtstoffelement 1 gesammelt. Die Pumpe 92 befindet sich in Fluidverbindung mit diesem Reservoir und gewinnt das Immersionsöl 23 zurück und pumpt es zu dem Leuchtstoffelement 1 (d. h. recycelt es).

Claims (14)

  1. Leuchtstoffanordnung, die Folgendes umfasst: ein Leuchtstoffelement (1) zum Umwandeln von Pumplicht in umgewandeltes Licht, ein optisches System (2) zum Übertragen mindestens eines Teils des umgewandelten Lichts und/oder des Pumplichts, ein flüssiges Immersionsmaterial (23), das zwischen dem Leuchtstoffelement (1) und dem optischen System (2) vorgesehen werden kann, wobei die Anordnung und das Gesamtvolumen des flüssigen Immersionsmaterials (23) ausgelegt sind für einen Überschuss an Immersionsmaterial (23), um einen Austausch von Immersionsmaterial (23) während der Leuchtstoffanordnungsoperation zu ermöglichen, so dass nicht mehr als 50% des Gesamtvolumens von dem von dem optischen System (2) übertragenen Licht durchdrungen werden.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, wobei mindestens ein Teil des optischen Systems (2) ein Volumen abdichtend codefiniert, wobei das Volumen das flüssige Immersionsmaterial (23) enthält.
  3. Phosphoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, mit einem Volumen, das das flüssige Immersionsmaterial (23) enthält, wobei das Volumen das Leuchtstoffelement (1) enthält oder abdichtend durch mindestens einen Teil des Leuchtstoffelements (1) codefiniert wird.
  4. Leuchtstoffbaugruppe nach Anspruch 2 oder 3, wobei mindestens 5% des Volumens mit dem flüssigen Immersionsmaterial (23) gefüllt sind.
  5. Leuchtstoffanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Reservoir und einem Kanal (81, 91), wobei das flüssige Immersionsmaterial (23) von dem Reservoir durch den Kanal (81, 91) dem Leuchtstoffelement (1) zugeführt werden kann.
  6. Leuchtstoffanordnung nach Anspruch 5, die ausgelegt ist zum Transportieren eines flüssigen Immersionsmaterials (23) von dem Reservoir zu dem Leuchtstoffelement (1), wobei das flüssige Immersionsmaterial (23) durch Gravitation oder Zwangskonvektion entlang dem Leuchtstoffelement (1) fließt und danach rückgeführt wird, bevorzugt innerhalb eines abgedichteten Volumens, das das flüssige Immersionsmaterial (23) enthält.
  7. Leuchtstoffanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische System (2) und das Leuchtstoffelement (1) relativ zueinander bewegt werden können.
  8. Leuchtstoffanordnung nach Anspruch 7, wobei das Leuchtstoffelement (1) drehbar für eine Bewegung auf einem kreisförmigen Pfad um eine Rotationsachse (71) montiert ist.
  9. Leuchtstoffanordnung nach Anspruch 8, wobei ein Motor (52) zum Antreiben der Drehbewegung, bevorzugt ein bürstenloser Motor, in einem Volumen vorgesehen ist, das das flüssige Immersionsmaterial (23) abdichtend enthält.
  10. Leuchtstoffanordnung nach Anspruch 8 oder 9, wobei eine Passage für flüssiges Immersionsmaterial (23) an dem Leuchtstoffelement (1) radial innerhalb des kreisförmigen Wegs vorgesehen ist, um einen Strom von flüssigem Immersionsmaterial (23) entlang der Drehachse (71) zu ermöglichen.
  11. Leuchtstoffanordnung nach Anspruch 10, wobei ein Leitmittel (73) an der Passage vorgesehen ist, um den Strom des flüssigen Immersionsmaterials (23) relativ zu dem Leuchtstoffelement (1) zu ermöglichen.
  12. Lichtquelleneinheit, umfassend eine Leuchtstoffanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Pumplichtquelle für eine Emission von Pumplicht.
  13. Verfahren zum Umwandeln von Licht, das Folgendes umfasst: Bereitstellen eines Leuchtstoffelements (1) und Umwandeln von Pumplicht in umgewandeltes Licht dadurch, Bereitstellen eines optischen Systems (2) und Übertragen mindestens eines Teils des umgewandelten Lichts und/oder des Pumplichts dadurch, Bereitstellen eines flüssigen Immersionsmaterials (23) zwischen dem Leuchtstoffelement (1) und dem optischen System (2), kontinuierliches Austauschen des flüssigen Immersionsmaterials (23) zwischen dem Leuchtstoffelement (1) und dem optischen System (2) während der Umwandlung.
  14. Verwendung einer Leuchtstoffanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder einer Lichtquelleneinheit gemäß Anspruch 12 für eine faseroptische Beleuchtung oder eine Anwendung in einem Datenprojektionssystem.
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